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分离乙醇水近共沸物PVA蒸汽渗透膜的制备

作　者: 李保军
导　师: 贺高红
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 蒸汽渗透 聚乙烯醇 交联度 无水乙醇
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 327次
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内容摘要


近年来,石油资源日益短缺,燃料乙醇作为一种可再生性新兴替代型能源日益受到人们重视,已被列于我国的“十五发展计划”。 燃料乙醇含水量要求低于0.8%,通常采用无水乙醇生产。无水乙醇是由浓度为95.6%的乙醇—水恒沸物进一步脱水制得的。目前,恒沸物进一步脱水生产无水乙醇的主要方法有恒沸精馏、分子筛吸附和膜法分离等。但恒沸精馏、分子筛吸附具有能耗大、成本高的缺点。膜法分离主要分为渗透汽化和蒸汽渗透。蒸汽渗透技术具有对膜原料侧的浓差极化不敏感、膜表面无相态变化、膜溶涨度低、与反渗透、超滤、微滤和渗透汽化相比膜使用寿命较长,是一种经济性能好、应用前景广阔的分离技术。 本论文首次以氢氧化钠作催化剂,在较低的热处理温度下,制备了草酸交联聚乙烯醇(PVA)酯化均质膜,并用FTIR对膜的交联情况进行了表征。此外,与其他不同交联和催化情况下制备的交联膜进行比对,结果证明,在氢氧化钠为催化剂的情况下,较低的热处理温度下即可得到性能优异的PVA交联膜。和传统的PVA交联膜制备工艺相比,该法不仅简化了制备过程,还大大降低了能耗。 本论文还选用聚偏氟乙烯(PVDF)材料,用L-S法制备了聚偏氟乙烯超滤底膜;并以上述PVA交联液为涂层,制备了PVA/PVDF复合膜。采用扫描电镜对该复合膜微观结构进行了分析,结果表明其活性层厚度均匀,在10μm以内,与多孔支撑层结合紧密。实验中还以乙醇-水近共沸物为对象,采用蒸汽渗透技术对PVA/PVDF复合膜分离性能进行了研究。实验结果表明,随交联度的增大,膜渗透通量减小,分离系数升高。并发现在同等实验条件下,对于不同催化剂、不同交联剂、不同底膜制备的交联复合膜,以氢氧化钠为催化剂、草酸交联PVA/PVDF膜具有更好的分离性能。最后,还考察了原料的湿含量对该复合膜分离性能的影响,结果表明随湿含量的降低,分离系数增加,证明该膜适用于乙醇-水近共沸物脱水制备无水乙醇。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 文献综述  10-30
  1．1 燃料乙醇  10-14
    1．1．1 燃料乙醇的发展  10-12
    1．1．2 燃料乙醇的生产  12-14
  1．2 蒸汽渗透技术  14-18
    1．2．1 蒸汽渗透和渗透汽化的比较  15-16
    1．2．2 蒸汽渗透技术的发展  16-18
  1．3 蒸汽渗透过程  18-23
    1．3．1 蒸汽渗透的推动力  18-19
    1．3．2 蒸汽渗透传递过程  19-23
  1．4 蒸汽渗透膜  23-29
    1．4．1 蒸汽渗透膜的种类  23-24
    1．4．2 蒸汽渗透膜材料  24-27
    1．4．3 蒸汽渗透复合膜的制备  27-28
    1．4．4 蒸汽渗透膜性能的表征  28-29
  1．5 论文思路  29-30
2 底膜的制备与表征  30-35
  2．1 实验药品和试剂  30-31
  2．2 实验仪器及设备  31
  2．3 聚偏氟乙烯超滤膜的制备  31-32
  2．4 聚偏氟乙烯超滤膜性能评价  32-34
    2．4．1 实验流程  32
    2．4．2 聚偏氟乙烯膜结构  32-33
    2．4．3 纯水透量的测定  33
    2．4．4 截留分子量的测定  33-34
  2．5 小结  34-35
3 交联膜的制备与表征  35-51
  3．1 实验药品和试剂  35-36
  3．2 实验仪器及设备  36
  3．3 聚乙烯醇交联膜的制备  36-37
  3．4 交联膜性能评价  37-50
    3．4．1 实验流程  37
    3．4．2 红外性能测定  37-48
    3．4．3 溶涨度测定  48-49
    3．4．4 拉伸强度测定  49-50
  3．5 小结  50-51
4 复合膜的制备与表征  51-61
  4．1 实验药品和试剂  51
  4．2 实验仪器及设备  51-52
  4．3 聚乙烯醇/聚偏氟乙烯复合膜的制备  52
  4．4 聚乙烯醇/聚偏氟乙烯复合膜性能评价  52-60
    4．4．1 实验流程  52
    4．4．2 平板式膜器的设计  52-55
    4．4．3 膜结构测定  55-56
    4．4．4 分离性能测定  56-60
  4．5 小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-68
大连理工大学学位论文版权使用授权书  68

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 饱和一元醇 > 乙醇（酒精）
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